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等离子镀膜中常见的几种离子源

2018-02-24

离子源类型虽多,目的却无非在线清洗,改善被镀表面能量分布和调制增加反应气体能量。离子源可以大大改善膜与基体的结合强度,同时膜本身的硬度与耐磨耐蚀特性也会改善。若是镀工具耐磨层,一般厚度较大而对膜厚均匀性要求不高,可采用离子电流较大能级也较高的离子源,如霍尔离子源或阳极层离子源。

阳极层离子源,与霍尔离子源原理近似。在一条环形(长方形或圆形)窄缝中施加强磁场,在阳极作用下使工作气体离子化并在射向工件。阳极层离子源可以做得很大很长,特别适合镀大工件,如建筑玻璃。阳极层离子源离子电流也较大。但其离子流较发散,且能级分布太宽。一般适用于大型工件,玻璃,磨损,装饰工件。但应用于高级光学镀膜并不太多。

考夫曼离子源是应用较早的离子源。属于栅格式离子源。首先由阴极在离子源内腔产生等离子体,让后由两层或三层阳极栅格将离子从等离子腔体中抽取出来。这种离子源产生的离子方向性强,离子能量带宽集中,可广泛应用于真空镀膜中。缺点是阴极(往往是钨丝)在反应气体中很快就烧掉了,另外就是离子流量有极限,对需要大离子流量的用户可能不适和。


霍尔离子源是阳极在一个强轴向磁场的协作下将工艺气体等离子化。这个轴向磁场的强不平衡性将气体离子分离并形成离子束。由于轴向磁场的作用太强,霍尔离子源离子束需要补充电子以中和离子流。常见的中和源就是钨丝(阴极)。霍尔离子源的特点是:

1简单耐用。

2离子电流与气体流量几乎成比例,可获得较大离子电流。

3钨丝一般横跨在出口,收离子束冲击很快会销蚀,尤其对反应气体,一般十几个小时就需更换。并且钨丝还会有一定的污染。为解决钨丝的缺点。有采用较长寿中和器的,如一个小的空心阴极源。

霍尔离子源可以说是应用最广泛的离子源。高级的如Veece的Mark I 和 Mark II 离子源。适用的如国产的大部分离子源。

如果镀耐磨装饰膜,膜厚大,需要与机体结合力强,而均匀性要求不高。可用霍尔离子源。其离子电流大,且离子能级也高。如果是镀光学膜,则主要要求离子电流能级集中,离子电流均匀性好。故最好用Kaufman或RF离子源,有条件的可采用ECR(电子回旋)或ICP(感应耦合)离子源。另外,也要考虑到耗材,如用钨丝的霍尔源在反应气体中十来个小时就烧断了。而高级离子源如ICP离子源可在反应气体中连续工作几百小时。

镀灯具铝膜。因为是金属膜,当然是直流磁控溅射好。速度快。中频适合镀化合物膜。如果选离子源,霍尔离子源就够了。但要注意灯具大小。一般霍尔离子源是圆形,离子源覆盖的面积有限。你一定要用离子束将工件全部覆盖到。若普通霍尔离子源太小,可考虑用阳极层离子源。离子源难起辉的一个原因是磁场太弱激发不起等离子体。离子源的种类虽多,但基本上是先产生等离子体,然后从等离子体中抽出气体离子并加速成离子束,让后视需要注入电子中和离子流。

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